航空遥感技术在林改宗地勘界中的研究与应用

邹杰

（广西壮族自治区柳州市林业局，广西 柳州 545001）

1 引言

“遥感”（Remote sensing）就是远距离不接触“物体”而获得其信息［1］。目前RS与GIS技术已广泛应用于森林资源信息管理、森林经营优化决策、林业专题制图、精准林业等诸多方面［2］，从遥感平台上看，遥感可分为航天遥感、航空遥感和地面遥感3种。航摄像片可以真实、客观地反映地表面的一切景观，具有十分丰富的信息［3］。基于高分辨率航摄影像图制作的数字正射影像图（Digital Orthophoto Map，缩写DOM）与矢量地形图结合，就可以精确描绘林地边界。

柳州市集体林地总面积为110.2hm2，是广西林业大市。其北部的三江侗族自治县、融水苗族自治县、融安县三县集体林地总面积达75.1hm2，山高坡陡，沟壑纵横，交通不便，高温多雨，环境条件恶劣，林改外业勘界难度极大，要以传统方式全面完成林改勘界工作，任务十分艰巨。利用航空正射影像图与GIS技术相结合开展外业勘界和内业工作，能有效解决勘界难问题。

2 航空遥感技术的应用分析

2.1 基础数据的获取

2.1.1 1∶1万电子矢量化地形图

地形图指的是地表起伏形态和地物位置、形状在水平面上的投影图，其绘制的主要内容为图名、图号、图廓、各类地物、地貌及其属性注记的表示等［4］。1：10 000地形图是林权外业勘查定界的基础资料，也是确保调查精度的关键。采用的是1986年版地形图的矢量化地形图。

2.1.2 1∶1万高分辨率航摄影像图的正射影像图

能够得到的最新航摄正射影像图是2006年秋冬季彩色航片，1m精度，比例尺为1：10 000，图幅与国家规定的1：10 000地形图一致；分辨率高，可以清楚辨认出林中小路和单株树冠。地形图和正射影像图统一为北京54坐标系。

2.2 影像图的判读

正确进行判读是航片应用的基础。在比例尺较大的航片上，各种植被类型、植物群落或树种，都有其一定的影像特征，可以运用形状、大小、色调、阴影和影纹结构等直接判读标志加以描述或量测，从而区分出不同的地块，确定宗地边界。

2.2.1 影像图的倒转

在ArcGIS中打开正射影像图，旋转180°后可以显示出丰富的立体信息（图1），与同图幅号的地形图1∶1叠加后即可作为描绘边界的基础（图2）。

图1 倒转后的航空正射影像

图2 叠加地形图并倒转后的航空正射影像

2.2.2 地形地貌的影像特征

村庄（房屋）呈现较深色的规则形状；山脊、山坡和沟谷呈明显的地貌特征；秋冬季水田里的作物已收割，呈灰白色，有田埂分隔，表现为明显的块状。

2.2.3 主要植被类型的影像特征

在遥感图像上，各种植被类型表现为一定的影像色调和影纹结构特征［5］。影像图中，杉树为深绿色，树冠呈圆锥形；而松树呈椭圆形；毛竹色调较浅，放大比例尺后可以看到梢部的弯曲；灌丛多呈密集的细粒状结构，颜色浅，高度较低等。

2.3 林权证信息管理补充系统

广西林业勘测设计院以ArcGIS9.2为平台开发了“林权证信息管理系统”，但是“林权证管理信息系统”不能实现正射影像图的倒转，影响判读和勾绘的效果。柳州市林改办同样基于ArcGIS平台开发了“林权证作息管理补充系统”，包含6个功能模块。

（1）地图管理模块，可以加载工程文档文件（.mxd），添加地图数据，并可保存修改。

（2）地图旋转模块，在显示地图后，用户可以设置任意旋转角度或者每次将地图旋转180°。

（3）地图浏览模块，包括放大、缩小、漫游、前一视图、后一视图、平移、全图等功能，方便用户浏览地图。

（4）图层管理控制模块，可以让用户加载图层文件，包括shape文件、栅格图等，也可以从当前地图中移除任一图层。

（5）地图编辑模块，具备常用的绘图功能。

（6）其他功能模块，包含识别功能，测量工具，全屏工具，选择元素工具，查找工具，选择要素工具，清除选择要素工具等。

2.4 正射影像图叠加地形图后的宗地图勾绘

2.4.1 工程文档文件的准备

（1）利用广西“林权证信息管理系统”中“勘界图描绘边界”功能依次打开宗地所在区域的航空正射影像图、电子矢量化地形图（二者有相同的图幅编号），打开宗地所在地的单位图层和宗地图层，打开县界、乡界、退耕还林界、公益林小班界等矢量图层，设置临时投影，调整矢量化地形图的透明度，保存为工程文档文件（.mdx），退出。

（2）在“林权证信息管理补充系统”中打开前面保存的工程文档文件，设置投影，旋转180°，重新保存。可在补充系统中直接进行宗地图勾绘或是退出后在“林权证信息管理系统”中打开进行宗地勾绘。

2.4.2 宗地图勾绘

（1）对宗地权利人的简单判读培训。由于航空正射影像图实际上是纠正后的彩色航空照片，因而技术人员只需对宗地权利人进行简单的讲解和引导，权利人就可找到其宗地的大致位置，再根据周围明显的地物标志和植被特征即可把宗地界线准确地指认出来。

（2）勾绘边界。以村民小组为单位把宗地权利人召集到一起，打开工程文档文件，利用高分辨率投影仪投影，调整比例尺，隐藏矢量化地形图，权利人在影像图上指认宗地边界，技术人员直接在宗地图层上进行勾绘。勾绘过程中随时打开地形图进行山脊、沟谷位置的微调。勾绘完毕，利用“林权证信息管理补充系统”自动查找周边权利人并输出“边界确认表”，权利人签字盖指模。

2.5 与传统勘界方法的精度比较

传统的外业勾图方法是由技术人员打印地形图在野外采用对坡勾绘的办法，由林权权利人指出宗地边界，技术员在现场勾绘，回到室内后再进行矢量化。难以准确定位的地方，还要到实地使用GPS采点。由于人在视觉上必然存在的0.5mm误差［6］，对应地面实际距离达5m，不可避免地降低了宗地勾绘的精度。

正射影像图是利用DEM对遥感影像（单色或彩色），经逐像元进行辐射改正、微分纠正和镶嵌，并按规定图幅范围裁剪生成的形象数据，带有公里格网、图廓（内、外）整饰和注记的平面图［7］。DOM 同时具有地图几何精度和影像特征，纠正了摄影像片倾斜与高度的位移［1］。因而航空正射影像图叠加地形图勾图与传统外业勾图对比，前者定位更准确，勘界精度更高。

潘海波等曾研究过基于Quick Bird卫星图像的正射影像图勾图与传统的基于地形图勾图方法精度比较［8］，结论是QB卫星影像定位精度更高。

3 结语

采用高分辨率大比例尺航空正射影像图与电子矢量化地形图叠加进行林改外业勘界，满足宗地勾图的需要，相对于传统纸质地形图对坡勾绘再矢量化的勾图方法，精度更高。不受天气状况影响，省时、省力，效率是传统方法的6～8倍。

对于传统方法只能联户勾图的小宗地，采用影像图勾绘可以精确定位并描绘边界，影像图分辨率越高可勾绘面积越小。在实际应用中，放大比例尺到1：2 000时能精确勾绘出面积0.006 67hm2（0.1亩）的宗地。

不能完全代替传统勾图方法。对于权利人不能在图上确定的边界，仍需辅以GPS实地定位。应用有一定的局限性。首先影像图反映的是航片拍摄时的地面情况，有滞后性，如果是时间较久的航片或是拍摄后地形地貌已发生改变的则不能使用；其次是权利人对自己的林地边界熟悉程度制约使用效果。一般说来，山区县林业收入在农民收入中占较大比重，使用效果较好。平原县人均林地面积少，林地产生的收益在农民收入中所占比重小，传统方法较为适用。

［1］赵时英.遥感应用分析原理与方法［M］.北京：科学出版社，2003.

［2］温小荣，彭世揆.地理信息系统在我国林业应用上的进展［J］.南京林业大学学报：自然科学版，2005，29（2）：73～78.

［3］韩丽荣.利用单张航空像片制作正射影像更新矢量图形数据的方法［J］.测绘通报，2002（5）：29～31.

［4］魏旭东.中比例尺地形图数字化方法研究［J］.测绘与空间地理信息，2006，29（1）：57～58.

［5］刘王君，贾琇明.遥感图像植被判读与土壤判读［J］.科技情报开发与经济，2005，6（15）：141～143.

［6］张晓明，李晓莉，廖振修，等.测量学［M］.合肥：合肥工业大学出版社，2007.

［7］官云兰.基于ERDAS IMAGINE的数字正射影像图的制作［J］.测绘通报，2005（12）：31～33.

［8］潘海波，岳彩荣，崔同琦.基于QB卫星影像和地形图的林地宗地勾绘精度比较［J］.林业调查通报，2009，1（34）：40～44.